본 발명에 따른 스테레오 확장장치에는, GMM트레이닝 또는 HMM트레이닝트레이닝에 따른 소정의 정보가 저장되는 데이터베이스; 모노신호를 MDCT변환하는 MDCT변환부; 상기 MDCT변환부에서 출력되는 MDCT계수로부터 상기 모노신호의 특징값을 추출하는 특징값추출부; 상기 특징값을 바탕으로 상기 데이터베이스에 저장하는 정보를 참조하여, 사이드신호의 서브밴드 에너지를 추정하는 사이드신호 에너지 추정부; 상기 추정 사이드신호의 서브밴드 에너지로부터 추정되는 사이드신호의 MDCT계수를 획득하는 에너지 제어부; 상기 추정 사이드신호의 MDCT 계수를 역 MDCT변환하여 추정 사이드 신호를 획득하는 역 MDCT변환부; 및 상기 모노신호와 상기 추정 사이드신호의 합과 차로 스테레오신호를 획득하는 스테레오신호 생성부가 포함된다. 본 발명에 따르면, 모노신호로부터, 실제 스테레오신호와 유사하고 향상된 음질의 스테레오신호를 얻을 수 있다.